O„zbekiston respublikasi oliy va o„rta maxsus ta`lim
Download 4.15 Mb. Pdf ko'rish
|
Физик ва коллид химия. Дарслик
2
S, HgC1 2 , PH 3 va boshqalar katalizatorni qaytmas zaharlaydi. Yig„ilib boradigan zaharlanishda esa katalizator reagent tarkibidagi oz miqdor zahar ta`sirida passivlashadi. Bunda vaqt o„tishi bilan reaksiya tezligi kamaya boradi. 191 Qulay zaharlanish usulida esa katalizatorning aktivligini kamaytiruvchi qo„shimchalar katalizator aktivligini kamaytirish bilan birga uni tabiatini va funksiyalarini o„zgartirib, natijada ko„p bosqich bilan boradigan jarayon biror oraliq bosqichida to„xtab qoladi. Ma`lum zahar ma`lum katalizator uchungina qo„llanishi mumkin. Har qanday zaharlarning ta`sirini temperatura kamaytiradi. Kataliz nazariyasi ikki guruhga bo„linadi: fizikaviy va kimyoviy nazariya. 2. Gomogen va geterogen kataliz. Fazalar soniga ko„ra kataliz jarayoni ikki turga bo„linadi – gomogen va geterogen kataliz. Gomogen katalizda reaksiyaga kirishuvchi moddalar va katalizator bir xil fazada bo„ladi, masalan hamma moddalar gaz holatida yoki eritmada bo„ladi. Gomogen kataliz nazariyasi kimyoviy nazariya bo„lib, unga ko„ra reaksiyaga kirishuvchi moddalardan birortasi katalizator bilan oraliq, ba‟zan esa kompleks (koordinatsion) birikmalarni hosil qiladi. Bu oraliq modda ikkinchi modda bilan ta‟sirlashadi va reaksiya mahsuloti hosil bo„ladi. Katalizator boshlang„ich holatda ajralib chiqadi. Oltingugurt (IV)– oksidini oksidlanish reaksiyasi faqat katalizator ishtirokida sodir bo„ladi. Oksid va kislorod – gaz, gazsimon katalizator, masalan azot (II)– oksidi qo„llanilganda gomogen kataliz sodir bo„ladi: ) ( 3 ) ( 2 ) ( 2 2 2 ) ( g NO g g SO O SO g (umumiy reaksiya); 1 – bosqich: ) mod ( 2 2 ) ( 2 ) ( 2 ) ( da oraliq NO O NO g g g ; 2 – bosqich: ) ( ) ( 3 ) ( 2 ) ( 2 2 g g g g NO SO SO NO . Geterogen katalizda reaksiyaga kirishuvchi moddalar va katalizator har xil fazada bo„ladi. Geterogen kataliz nazariyasi fizikaviy nazariya bo„lib, unga ko„ra reaksiyaga kirishuvchi moddalar katalizator sirtidagi mikrog„ovaklarga adsorbsiyalanadi. Katalizator sirtida kimyoviy jarayon sodir bo„ladi. Vodorod peroksidning marganets (IV)– oksidi ishtirokida parchalanishi geterogen katalizga misol bo„ladi. Oltingugurt (IV)– oksidini oksidlanish reaksiyasida katalizator sifatida vanadiy (V)- oksidi qo„llanilganda ham geterogen kataliz ro„y beradi: ) ( 3 ) ( 2 ) ( 2 2 2 ) ( 5 2 g O V g g SO O SO q Katalizning fizikaviy nazariyasi adsorbsiyalanish jarayoniga asoslangan. Katalizning asosiy nazariyasini D.I.Mendeleev yaratgan bo„lib, bu nazariyaga ko„ra yuza ta`sirida adsorbsiyalangan molekuladagi bog„lar bo„shashib, uzilishi 192 mumkin. Natijada reaksiyaning borishi osonlashadi. Lekin keyingi vaqtda olib borilgan tekshirishlar natijasida kimyoviy va fizikaviy nazariyalar birgalikda kataliz hodisasini tushuntirishi mumkinligi e‟tirof etmoqda. Katalizator yuzasida reagent va katalizator atomlari aktiv markaz hosil qilishi mumkin. Yuzada hosil bo„lgan birikmalarning tabiati, tuzilishi va ulardagi bog„lar harakteri shu birikma hosil qilgan molekulalarning tuzilishi, kimyoviy xossalariga, katalizator yuzasining xususiyatiga bog„liq. Kataliz jarayoni adsorblanish jarayonidan va bir qancha kimyoviy jarayonlardan iborat. Bu hodisani tushuntirishda quyidagi nazariyalar mavjud. 1. Teylorning energetik nazariyasi. 2. Balandinning multplet nazariyasi. 3. Kobozevning aktiv ansambllar nazariyasi. Teylorning energetik nazariyasiga ko„ra katalizator yuzasidagi atomlar katalizator ichidagi atomlardan o„z energiyasi ortiqcha bo„lishi bilan farqlanadi. Sababi katalizator ichidagi atomlarni boshqa atomlar bir tekis qurshab olgan, shuning uchun ularni valentliklari to„yingan, yuzadagi atomlarning valentliklari esa to„yinmaganligi sababli ortiqcha erkin energiya bo„ladi. Shuning uchun bu nazariya energetik nazariya deyiladi. Kristallning qirralarida adsorblanish xossalari tekis yuzaliklarnikiga qaraganda kuchli bo„ladi. Sababi, qirralarda joylashgan atom valentliklari tekis yuzaga joylashgan atomlarning valentliklaridan ko„ra kamroq to„yingan bo„ladi. Balandining multeplet nazariyasiga ko„ra adsorbsion aktiv markaz, katalitik aktiv markaz farq qiladi. Aktiv markazlar yuzada ma`lum geometrik tartibida joylashgan bo„lib, kristall panjarani aks ettiradi. Katalizator yuzasidagi bir necha aktiv markazlar tomonidan tortiladi. Aktiv markazlar soniga qarab, ikki (dublet), uch (triplet) va bir qancha (multiplet) larni hosil qiladi. Kataliz jarayoni sodir bo„lishi uchun reagentlar molekulasining tuzilishi bilan aktiv markazlarning tuzilishi orasida ma`lum geometrik muvozanat bo„lishi kerak. Bu xolda dastlab reagent katalizator bilan kompleks hosil qiladi. Metallarning katalizatorlik xossasi kristallarning shakliga bog„liq bo„ladi. Yuzada boradigan reaksiyalarning mexanizmiga aktiv markazlarning yuzadagi geometriyasi (joylashish) bilan bir qatorda ularning energiyalari ham ta`sir qiladi. Kobozevning aktiv ansambllar nazariyasiga ko„ra reaksiyada katalitik effekt yuzaga chiqishi uchun katalizatorning bir necha molekulalari o„zaro yoki yoyuvchining bir necha molekulalari bilan amfor maxsulotlar ya`ni ansambllar hosil qiladi. Yoyuvchilar katalizator molekularini deformasiyalaydi, natijada 193 katalizator aktivligi oshadi. Masalan, katta sirtga ega bo„lgan, ba`zan g‟ovak moddalar (silikagel, ba`zi metallar, metall oksidlari, asbest, aktiv ko„mir) ga katalizator ta`sir etilsa, yoyuvchilarni hamma joyiga katalizator tekis taqsimlanadi, ya`ni yoyiladi. Masalan, platinalangan asbestda asbest katalitik yoyuvchi vazifasini bajaradi. Yoyuvchi ishlatilganda katalizatorning aktiv sirti ortib katalitik ta`siri kuchayadi va katalizatorlar tejaladi. Aktiv markazlar ma`lum miqdordagi bir qancha yoki har xil atomlar ansamblidan iborat amfor holatda, ya`ni kristallanish oldi holatida bo„ladi. Amfor holatdagi ansambllarga nisbatan kristall faza yoyuvchi vazifasini bajaradi. Kristall fazaning yuzasi ayrim katakchalardan tuzilgan bo„lib, bu siljish katakchasi siljish sohasi deyiladi. Bu katakchalar bir-biridan geometrik va energetik g„ovaklar bilan to„silgan bo„lib, ma`lum temperaturada atomlarning guruhi ma`lum katakchalar ichidagina siljib katakchaga o„ta olmaydi. Nazariyaga ko„ra, katalizatorning aktivligi siljish katakchalarning kattaligiga, siljish katakchalarining soniga bog„liq. Metall yoyuvchilarda siljish katakchalarning soni g„ovak yoyuvchilardagilarga qaraganda ko„p bo„ladi. Shuning uchun zaharlanishga chidamli metall katalizator aktiv bo„ladi. Katalizning elektron nazariyasi. Bu nazariya kvant-mexanik nazariyasiga asoslanadi: ya`ni issiqlik ta`sirida yoki kvant energiya yutish natijasida yuzada erkin valentlik paydo bo„ladi, moddalarning kristall yuzasiga kimyoviy bog„lanishga olib keladi. Bu 3 xil tarzda sodir bo„ladi: a) bir elektron orqali kuchsiz gomepolyar bog„lanish; b) ikki elektron orqali mustaxkam gomepolyar (kovalent) bog„lanish; c) adsorbsiyalanuvchi modda tabiatiga qarab donor va akseptor bog„lanish bo„lishi mumkin. Kimyo sanoatida ko„pincha geterogen katalizdan foydalaniladi. Ko„p moddalar katalizator sifatida qo„llanilishi mumkin. Odatda katalizatorlar sirt yuzasi kattaroq bo„ladigan shakllarda tayyorlanadi (11.1-rasm) 41 . Ammiak va kislorod asosida nitrat kislota olish uchun platina va rodiy katalizatori doka shaklida reaktor devorlariga joylashtiriladi (11.1-rasm). Katalizatorning qo„llanilishi reaksiyani pastroq temperaturada, berilgan temperaturada esa yuqori tezlik olib borish imkoniyatini beradi. Bu esa energiya va vaqt tejalishini ta‟minlaydi. Demak, katalizatorlar kimyoviy ishlab chiqarishda juda muhum vazifani bajaradi, maxsulot unumdorligini oshiradi. 41 Rose Marie Gallagher, Paul Ingram. “Complete Chemistry” for Cambridge IGCSE®, OXFORD University press. 2011. P. 141. 194 11.1-rasm. Geregogen katalizda qo„llaniladigan turli shakldagi katalizatorlar. Nazorat savollari . 1. Kataliz hodisasi va katalizator deb nimaga aytiladi? 2. Katalizatorlar reaksiyaning borishiga qanday ta`sir ko„rsatadi? 3. Kislota va asos katalizatorlarga misol keltiring. 4. Katalizator ishtrokida reaksiyaning unumi oshadimi? 5. Avtokataliz va manfiy kataliz nima? 6. Katalizator qanday xususiyatlarga ega? 7. Gomogen va geterogen kataliz nima? 8. Gomogen kataliz qanday nazariyaga asoslangan? 9. Geterogen katalizning adsorbsion nazariyalari nimaga asoslangan? 10. Katalizatorning aktiv markazlari nima? 11. Promotorlar, yoyuvchilar va zaharlarning moxiyati nimadan iborat? 12. Kataliz hodisasining izohlovchi nazariyalari qaysilar? 13. Multplet nazariyaning mohiyati qanday? 14. Kobozevning ansambllar nazariyasining mohiyati qanday? 15. Sanoat korxonalarida qanday kataliz turi ko„proq qo„llaniladi va nima uchun? Misollar bilan izohlang. 195 VI DISPERS SISTEMALARNING SINFLANISHI, OLINISHI, MOLEKULYAR- KINETIK VA OPTIK XOSSALARI Download 4.15 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: |
Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling
ma'muriyatiga murojaat qiling